抗生物質残留物としてのクロルテトラサイクリンが排水処理からの亜酸化窒素排出量に及ぼす影響

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Bioresour. Technol..2020 Jun;313:123696. S0960-8524(20)30968-8. doi: 10.1016/j.biortech.2020.123696.Epub 2020-06-16.

抗生物質残留物としてのクロルテトラサイクリンが排水処理からの亜酸化窒素排出量に及ぼす影響

Influence of chlortetracycline as an antibiotic residue on nitrous oxide emissions from wastewater treatment.

Hongbo Chen
Mingyang Du
Dongbo Wang
Yaoyu Zhou
Long Zeng
Xiao Yang

PMID: 32570074 DOI: 10.1016/j.biortech.2020.123696.

抄録

排水処理場における抗生物質の除去強化が研究の焦点となっているが、抗生物質が排水処理からの亜酸化窒素（NO）排出量に影響を与えるかどうかについては、まだ明らかにされていない。本研究では、嫌気性/無酸素/無酸素シーケンシャルバッチ反応器におけるNO排出量に対するクロルテトラサイクリン（CTC）の影響を調査した。実験の結果、CTCは生物学的養分除去時にNO排出を促進することが示された。0.1mg/LのCTCを添加すると、対照と比較してNO排出係数が41.4%増加した。メカニズムを探ると、CTCが細胞外高分子物質(EPS)の放出を刺激して結合し、生成したEPS-CTC複合体が物質移動経路を阻害または拡張し、酸化還元酵素間の電子的競争と微生物間の基質競争を激化させ、結果として不完全な脱窒と亜硝酸塩の蓄積を引き起こし、NO排出量を増加させることが明らかになった。

Strengthening the removal of antibiotics in wastewater treatment plants is a research focus, but whether antibiotics affect nitrous oxide (NO) emissions from wastewater treatment remains to be determined. In this study, the effect of chlortetracycline (CTC) on NO emissions in anaerobic/oxic/anoxic sequential batch reactors was investigated. Experimental results show that CTC promotes NO emissions during biological nutrient removal. The addition of 0.1 mg/L CTC increased the NO emission factor by 41.4% compared to the control. Mechanism exploration shows that CTC stimulates the release of extracellular polymeric substance (EPS) and binds to it, the generated EPS-CTC conjugates hinder or expand the mass transfer channel, which intensifies the electronic competition between oxidoreductases and the substrate competition between microorganisms, resulting in incomplete denitrification and nitrite accumulation, thereby increasing NO emissions.